利用杀配子染色体和电离辐照诱导普通小麦-冰草染色体易位的研究

摘要

小麦穗粒数是小麦产量的重要因素之一，本文以大穗多粒的小麦-冰草6P附加系和代换系为材料，通过柱穗山羊草杀配子染色体和电离辐照诱导小麦-冰草染色体产生变异，在利用分子标记筛选含冰草P染色质阳性植株的基础上，进一步利用基因组原位杂交的方法，结合大穗多粒的形态学指标，鉴定出携带大穗多粒基因的小麦-冰草易位系。为小麦产量的遗传改良提供创新种质，同时为冰草6P染色体物理图谱的绘制和大穗多粒基因的定位与克隆奠定基础。 1、本研究首次利用中国春-柱穗山羊草杀配子染色体2C附加系诱导大穗多粒小麦-冰草附加系4844-12产生易位，通过基因组原位杂交(GISH)方法，从672个F2单株中鉴定出34株易位，易位频率为5.06％。易位类型包括P染色体片段中间插入易位、P染色体整臂或片段易位、P染色体端部易位、P染色体双杂合易位等。采用双色GISH-FISH技术对部分易位株的易位染色体所涉及的同源群进行分析，初步确定易位的小麦染色体涉及5A、3B(或7B)、4B(或5B)以及4D-(或5D)染色体。 2、对大穗多粒小麦-冰草6P附加系与藁城8901的杂交种进行电离辐照，通过GISH方法在M2代236个单株中鉴定出9个易位株，易位频率为3.81％。对M2代4个易位株的76个M3代单株进一步鉴定，共得到16株易位，占检测植株的21.0％。包括3株长臂易位、1株短臂易位、10株长短臂相互易位、1株近端部易位和1株中间插入易位。采用双色GISH-FISH技术对其中1个易位株系进行鉴定，初步确定为冰草6P与普通小麦1A染色体之间产生的易位。 3、对大穗多粒小麦-冰草代换系花粉进行辐照，通过GISH方法在M2代27个单株中鉴定出1株中间插入易位，易位频率为3.70％。对其M3代59个单株进一步鉴定，共得到41个易位株，占检测植株的69.5％。其中包括2株纯合易位、5株杂合易位、34株易位和P染色体附加。采用双色GISH-FISH技术对易位株系所涉及的同源群进行分析，初步确定为冰草6P与普通小麦1A染色体之间产生易位。 4、通过中国春-柱穗山羊草杀配子染色体2C附加系和电离辐照诱导染色体变异的方法，在后代中检测剑40株分子标记含冰草P染色质，但GISH没有信号的大穗多粒材料，推测是携带冰草大穗多粒基因的渐渗系，同时检测得到13株携带不同长度6P染色体片段的缺失系。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文缩略表

声明

第一章文献综述

1.1我国小麦育种现状及冰草属植物对小麦遗传改良的意义

1.1.1我国小麦育种现状及面临的问题

1.1.2小麦野生近缘植物对小麦遗传改良的意义

1.2易位系产生的途径及特点

1.2.1通过辐射诱发异源染色体易位

1.2.2利用Ph基因调控诱导染色体易位

1.2.3利用染色体错分裂与着丝点再融合诱导易位

1.2.4利用组织培养诱发染色体易位

1.2.5利用杀配子染色体诱导染色体易位

1.3小麦与野生近缘植物染色体易位的创制与检测

1.3.1 小麦异源染色体易位的创制

1.3.2检测方法及存在的问题

1.4本研究的目的、意义及技术路线

1.4.1本研究的目的和意义

1.4.2本研究的技术路线

第二章杀配子染色体诱导变异

2.1实验材料

2.2实验方法

2.2.1小麦根尖细胞染色体制片

2.2.2基因组DNA的提取

2.2.3质粒DNA的提取

2.2.4利用SCAR标记筛选F2含P染色质的植株

2.2.5基因组原位杂交(GISH)

2.2.6双色GISH-FISH技术

2.3结果与分析

2.3.1 F1代植株染色体计数

2.3.2 F2代部分植株含P染色质的分子标记筛选

2.3.3 F2代植株根尖细胞的GISH检测

2.3.4 F2代部分植株主要农艺性状

2.3.5易位株F3代植株的根尖细胞GISH检测

2.3.6 F3代部分易位植株双色GISH-FISH鉴定

2.4讨论

2.4.1杀配子染色体是诱导小麦-冰草染色体易位的有效方法

2.4.2小麦-冰草染色体易位的频率与易位类型

2.4.3分子标记用于筛选外源物质

2.4.4新种质的应用价值

第三章辐照杂交种和花粉诱导染色体变异

3.1实验材料

3.2实验方法

3.2.1辐照处理杂交种及结实率统计

3.2.2辐照花粉及结实率统计

3.2.3花粉母细胞(PMC)减数分裂中期Ⅰ(MⅠ)染色体制片

3.2.4根尖细胞(RTC)染色体制片

3.2.5基因组DNA的提取

3.2.6分子标记检测

3.2.7基因组原位杂交(GISH)

3.2.8双色GISH-FISH技术

3.3结果与分析

3.3.1辐照杂交种对M1代生理损伤

3.3.2辐照杂交种和花粉对后代M1、M2和M3结实率的影响

3.3.3 M2代植株含冰草P染色质分子标记的筛选

3.3.4 M2代植株花粉母细胞GISH检测

3.3.5 M2代部分阳性植株主要农艺性状

3.3.6 M3代植株根尖细胞GISH检测

3.3.7部分M3代易位株双色GISH-FISH鉴定

3.4讨论

3.4.1利用电离辐照诱导小麦-冰草染色体易位的有效性

3.4.2小麦-冰草染色体易位的频率与类型

3.4.3小麦-冰草外源P染色质的分子标记筛选

3.4.4小麦-冰草易位和渐渗株系的穗部特征

第四章全文结论

参考文献

附录

致谢

作者简历